Fontány a vodní hospodářství – 1. část. Kvalita vody, její vliv na vodní prvky
Rozstřikované vodní kapky ochlazují vzduch. Zahrady a prostranství s vodními prvky byly a jsou navrženy k oživení veřejného prostoru, pro potřeby uzavřené skupiny lidí nebo pro jednotlivce. Dnes bývají určeny hlavně pro širokou veřejnost i se všemi negativními vlivy, které z toho plynou.
Text navazuje a doplňuje článek Vodní prvky z pohledu technologie vodního hospodářství [1], který vyšel v roce 2018 na tomto portálu. Někteří čtenáři mne požádali, abych text rozšířil zejména o zkušenosti z provozování vodních prvků.
1 Lidé si vody ve veřejném prostoru neváží
Obyvatelé měst v dnešní době a v našich končinách považují vodu za levný zdroj osvěžení, o který není třeba pečovat. Většinová populace si přestává vody vážit přesto, že se jí voda líbí a už od útlého dětství si s ní ráda hraje.
Provozování vodních prvků je relativně nákladné a proto řada investorů šetří jak na vlastním rozsahu stavební části, tak zejména na množství protékající vody. Omezení rozsahu vodního prvku má negativní dopad na estetické vnímání a výsledný vliv na mikroklima v jeho okolí. Vodní prvky umístěné v blízkém okolí restaurací. Mladíci posilnění alkoholem a drogami poměřují svou sílu s technikou „trčící“ z vody. Blázniví vtipálci jsou schopni nalít pěnivé látky do vody a na několik dní pěnou vyřadit celou soustavu vodního prvku z provozu. Pěna se dostane i do rozvaděčů a způsobí zkrat. Někteří obyvatelé měst dokonce používají vodní prvky k osobní hygieně.
Starší kultury považovaly vodu za posvátnou a nikoho nenapadlo ji znečišťovat i proto, že následovaly tvrdé tresty. Pitná voda se přiváděla z horských oblastí dlouhými akvadukty do větších sídel. „Přebytečná“ voda se využívala k zásobování různých atraktivních vodních prvků. V antice byla také vynalezena celá řada zařízení pro čerpání a rozvod vody, která umožňovala provozování vodních prvků v rovinných územích. Byla to například vodní kola nebo Archimedův šroub, jejichž pomocí se říční voda zvedala do nádrží v potřebné výšce, odkud se voda vedla k příslušným vodním atrakcím.
V renesanci vytvářely vodní prvky složité formy, které využívaly gravitaci k napájení vodních potoků, fontán a nepřeberné množství dalších vodních atrakcí. Koncem 17. století bylo vynalezeno parní čerpadlo pro odvádění vody z důlní činnosti a hned začátkem 18. století se objevilo jejich první využití pro fontány v Letní zahradě cara Petra Velikého v Petrohradě. V 19. století nastalo velké rozšíření parních čerpadel v celé Evropě. Závěr 19. století se vyznačuje rozvojem elektrických čerpadel, která přinesla pro vodní prvky atraktivní možnosti vody v pohybu s minimálními náklady na její dopravu.
V horkých letních dnech slouží vodní prvky v intravilánu obcí nejen k ochlazování dětí. Současným problémem se stává využívání vodních prvků pro osobní hygienu bezdomovců nebo pro koupání dětí. To je jeden z důvodů, proč se musí uvažovat s průběžnou dezinfekcí vody. Bohužel se nedá zabránit koupání psů. Línání jejich srsti zvyšuje nároky na údržbu technologického zařízení vodních prvků. Nebezpečí zanášení vodních prvků pískem se zvyšuje se snižováním odstupu dětského pískoviště od vodního prvku. Mnohem horší jsou zásahy vandalů, kteří jsou schopni drastickým způsobem poškodit i díla, která byla udržována po staletí generacemi našich předků. Moderní vodní prvky by se měly navrhovat s protivandalskou úpravou tak, aby odolaly i siláckým výkonům podnapilých mladíků. Žádná trubka, která by mohla být uchopena rukou, by neměla mít menší průměr než 70 mm tak, aby nešla obejmout rukou.
Z hlediska využití vody pro vodní prvky se vodní soustavy dají rozdělit na průtočné a soustavy s uzavřenou cirkulací vody. V dnešní době se voda stává drahou a nedostatkovou surovinou, kterou je třeba co nejšetrněji využívat. Proto se nové průtočné vodní prvky navrhují jen v lokalitách s přebytkem vody.
2 Kvalita vody, její vliv na vodní prvky
Kvalita vody (zejména její chemické složení) může ovlivnit zabarvení vody, znehodnotit povrch vodního prvku v soustavě a současně má velký vliv na vodní život a jeho projevy. Estetické vnímání vodních prvků souvisí s obecně platnou představou, že voda je čistá, když je modrá a průhledná. Barva a průhlednost vody se mění v závislosti na obsahu rozpuštěných a nerozpuštěných látek a na rozvoji fytoplanktonu. Voda se během jeho růstu zabarvuje žlutě, zeleně a dokonce hnědě. Zvýšená koncentrace dusíku a fosforu a ohřívání vody v letním období vytváří ve vodě příznivé prostředí pro rozvoj sinic. Takto provozované vodní prvky mohou dokonce uvolňovat nepříjemné pachy.
Voda z podzemních zdrojů bývá čistá bez organického znečistění, složení vody je různé, ale její kvalita se v průběhu roku podstatně nemění. Většinou se jedná o vodu tvrdou s vyšším obsahem vápníku, který se při změně hodnoty pH na vzduchu vylučuje na omývaném povrchu vodního prvku. Podzemní voda obsahuje často vyšší obsah iontů železa nebo manganu. Voda, která obsahuje tyto prvky, může zabarvovat povrch objektů, po kterých pravidelně a dlouhodobě stéká, do hněda až černa.
Povrch vodních prvků je narušován kombinací fyzikálních, chemických a biologických procesů. Degradace povrchu úzce souvisí s porézností materiálu, který je pro stavbu vodního prvku použit.
Fyzikální degradaci materiálu způsobuje zejména střídání teploty povrchu vodního prvku a především vznik mikrotrhlin na jeho povrchu. Voda zamrzající v mikrotrhlinách zvýší rychlost degradace povrhu vodního prvku (obr. 1). Pokud není vodní prvek v zimě zakrytý tak, aby po něm nestékala srážková voda, je účinek změn počasí na jeho povrch velmi silný. Kondenzaci vody, která je velmi agresivní, zabránit nelze.
Chemickou degradaci povrchu vodních prvků a některých materiálů potrubí způsobují agresivní plyny rozpuštěné ve vodě (CO2, SO2 a oxidy dusíku vytvářejí příslušné zředěné kyseliny). Srážková voda má proto pH nižší než 7 (je kyselá), její vliv je omezen relativně krátkou dobou trvání srážek. Kamenný povrch a povrch vytvořený porézními materiály může být poškozen i krystalizujícím solemi, které způsobují objemové změny v mikrotrhlinách povrchu. Tento jev způsobuje postupnou degradaci povrchové vrstvy. Chemická degradace urychluje korozi prvků, které jsou provedeny z litiny nebo oceli. Následně způsobuje hnědé zabarvení okolního povrchu vodních prvků. Voda prosakující do betonových konstrukcí pod vodními prvky vytváří po průniku na vzduch krápníky. Na vnitřním povrchu šachet dochází na stropě k růstu stalaktitů (obr. 2) a na podlaze rostou stalagmity.
Obr. 1 Degradace kamene a pojiva
Obr. 2 Koroze oceli a betonové konstrukce
Obavy z poškození povrchu vodního prvku cirkulující vodou mohou být oprávněné. V interiéru má vliv na estetické vyznění vodních prvků tvrdost vody, materiál povrchu a délka přerušování provozu vodního okruhu. Kvalitu vody v okruhu vodního prvku lze upravit tak, aby se omezil její vliv na povrch vodních prvků. Příkladem může být hladký povrch, po kterém stéká tvrdá voda během provozních hodin a v noci se cirkulace vypíná. Při teplotě prostředí kolem 25 °C, dojde k vypaření vody z povrchu vodního prvku a vyloučení CaCO3 na jeho povrchu (obr. 3). Na obrázku je záběr z interiéru banky v Brně. Sklo je v prvních měsících provozu velmi efektní materiál, zároveň je esteticky velmi zranitelný.
Obr. 3 Skleněný vodní prvek v interiéru banky (Brno)
Během návrhu vodopádu jsem přesvědčil architekta, že voda uvnitř interiéru nesmí volně padat z výšky šesti metrů. Použil jsem k tomu známý vtip o indiánovi, který má odstáté uši a ploché čelo. Každé ráno vyleze z teepee a rukou nastraží uši směrem ke zdroji hluku: „Co to tu hučí?“. Pak se úlevně praští do čela: „Ááá, Niagára!“. Takže jsme se dohodli pustit vodu po skle před zrcadlovou stěnou z jedné strany na druhou. I ten poslední úsek hlučí… Dodavatel šetřil, nepoužil změkčování vody, a tak se sklo pokrývá vápencem. Barman ani hospodyňka neuklidí sklenice po umytí bez řádného vyleštění utěrkou.
Biologická degradace povrchu a vodního prostředí se projevuje jejich osídlením různými projevy biologického života. Mezi nejčastěji se vyskytující organismy patří bakterie, sinice, řasy, plísně a řada vyšších organismů. Potřísnění povrchu vodního prvku ptačím trusem příznivě ovlivňuje růst biologického materiálu na jeho povrchu a zvyšuje korozní působení na většinu materiálů. Biologické poškozování povrchu vodních prvků je způsobováno všemi těmito projevy života. Tyto organismy způsobují na povrchu barevné až černé skvrny. Zároveň se zhoršuje i kvalita vody. Řasy a mikroskopické vláknité houby a lišejníky jsou agresivní vrůstáním do malých štěrbin, zvětšováním jejich rozměrů narušují použitý materiál omývaný vodou. Zachytávají velké množství prachu, které se projevuje špinavými mokvajícími skvrnami. Obdobně působí na vodní prvky mechorosty a vyšší rostliny, které se uchytí ve spárách a prohlubních objektu. Narůstají zejména na povrchu vodních prvků, které nepoužívají chemickou úpravu vody v kombinaci s osazením vody rybami a v jejich okolí se vyskytují hejna ptáků.
Ochrana vodních prvků před biologickým znečištěním vody se provádí chemickými prostředky, které mohou omezit rozvoj života ve vodě i na povrchu vodních prvků. V současné době se nejčastěji používá chlornan sodný (NaClO) nebo stabilizovaný chlor dioxid (ClO2), který účinněji odstraňuje z vody bakterie Legionella pneumophila. Rozvoj tohoto typu bakteriálního znečistění ve vodním prostředí vodního prvku může způsobit její výskyt v aerosolech z rozstřikované vody zejména v interiéru staveb.